高壓加氫裝置反應器封頭密封結構性能探析

1、高壓加氫裝置反應器封頭密封結構性能探析摘 要：根據(jù)高壓加氫裝置操作條件，從設備的運行工況、密封形式、 結構特點及運行效果等方面對高壓反應器常用的封頭密封墊片進行認真 的分析。關鍵詞：高壓反應器密封結構分析加氫的工業(yè)裝置有多種類型，按反應器的作用又分為一段法和兩段 法。兩段法包括兩級反應器，第一級作為低壓加氫反應階段，第二級作為 高壓反應段。一段法的反應器只有一個或數(shù)個并聯(lián)使用。針對高壓加氫裝 置反應器長期處于高溫、高壓、易燃、易爆及強腐蝕環(huán)境，所以反應器封 頭的密封形式及密封效果就成了保證設備安全可靠運行的關鍵問題，現(xiàn)根 據(jù)高壓密封的特點及結構形式進行分析和討論。封頭密封墊形式主要有平 墊密封

2、、雙錐密封、卡扎里密封、伍徳密封和金屬八和環(huán)墊密封等。1. 高壓密封的分類反應器封頭高壓密封墊分類高壓密封按其工作原理分為強制密封和 自緊密封兩大類。強制密封是依靠聯(lián)接件（螺栓）的預緊力保證容器的頂 蓋、密封元件和圓筒體端部之間具冇一定的接觸壓力，以達到密封的目的。 自緊密封是隨容器內的操作壓力增加，密封元件與頂蓋，圓筒體端部之間 的接觸壓力也隨z增加，依此實現(xiàn)密封作用。這種密封的特點是壓力愈高, 密封元件在接觸面間的壓緊力就愈大，密封性能也就愈好。操作條件波動 時，密封仍然可靠。但是結構比較復雜，制造較困難。自緊密封按密封元 件變形方式還可分軸向自緊密封和徑向自緊密封。按密封材料性質高壓密封

3、又可分為塑性密封和彈性密封。塑性密封將 使密封元件發(fā)牛幫性變形，彈性密封使密封元件產牛彈性變形。2. 高壓密封的形式壓力容器常用的密封形式有如下幾種：強制密封有平墊密封，卡扎 里密封和八角墊密封；半自緊密封有雙錐密封；自緊密封有楔形密封, 楔形墊組合密封（又稱伍德密封），空心金屬0形環(huán)密封，c形環(huán)密封，b 形環(huán)密封，三角墊密封，八角墊密封和平墊自緊密封。3. 密封形式介紹3. 1.平墊密封平墊密封的結構見圖1,頂蓋和筒休端部的密封面上均有三條三角環(huán) 形溝槽。平墊密封結構簡單，加工方便，使用成熟，在直徑小，壓力不太 高的場合密封可靠，但當結構尺寸大壓力高時，螺栓尺寸也大，結構笨重、 裝拆不便，每

4、次檢修都得更換墊片，一般適用于溫度不高，壓力及溫度波 動不大的中、小型高壓設備上。3. 2.卡扎里密封卡扎里密封是一種強制式密封，有外螺紋卡扎里密封、內螺紋卡扎里 密封和改良卡扎里密封三種形式。其屮外螺紋卡扎里密封用得最多，它的 墊片是一個橫斷面呈三如形的軟金屬墊，由銅或鋁制成。容器的筒體法蘭 與端蓋用螺紋套筒連接，通過擰緊壓緊螺栓加力于壓緊環(huán)而壓緊墊片來實 現(xiàn)密封。這種結構的優(yōu)點是省去了筒體端部與端蓋的連接螺栓，拆卸方便, 屬于快拆結構；墊片的面積也可較小，因而所需壓緊力及壓緊螺栓的直徑 也較??；密封可靠，適宜于溫度波動較大的容器。但結構復雜，密封零件 多，且精度要求高，加工困難。這種密封結

5、構常用于大直徑、高壓，需經 常裝拆和要求快開的壓力容器。內螺紋卡扎里密封的作用原理與外螺紋的 基木相同，只是將帶螺紋的端蓋直接旋入帶有內螺紋的筒體端部內。密封 墊片置于端蓋與筒體端部連接交界處，其上有壓緊環(huán)，通過壓緊螺栓使密 封墊片的內側面和底面分別與端蓋側面和筒體端部面貼合實現(xiàn)密封。它比 外螺紋卡扎里密封省略一個較難加工的螺紋套筒，結構簡單了一些，但它 的端蓋需加厚，占據(jù)了較多的壓力空間，螺紋易受介質腐蝕，裝拆也不方 便，工作條件差。一般只用于小直徑的高壓容器上。改良卡扎里密封結構 不用螺紋套筒連接端蓋與筒體，而改用螺栓連接，其他均與外螺紋卡扎里 密封相同。無甚顯著的優(yōu)點，所以很少采用。3.

6、 3.雙錐密封。雙錐密封在端蓋的突臺上，在雙錐面和端蓋、筒體端部的密封面之間 放置有軟金屬墊。為了改善密封性能，在雙錐面上還加工了二、三道半圓 形溝槽。此外，端蓋突臺的側面（即與雙錐面的套合面）銃有幾條較寬的 軸向槽，以便容器內介質的壓力通過這些杷作用于雙錐環(huán)的內側表面。其 密封的實現(xiàn)一是通過擰緊主螺栓產生的壓緊力，壓緊雙錐面與筒體法蘭和 端蓋的密封面；二是容器內介質的壓力（自緊力）通過端蓋突臺側面的軸 向槽作用于雙錐環(huán)的內側，也使雙錐面與筒體法蘭和端蓋的密封面壓緊。 所以也有人將這種密封形式稱為半自緊密封。由于其結構簡單、加工容易、 密封性能良好及拆裝較方便，在我國高壓容器上獲得了廣泛的采用

7、，是國 內最為成熟的高壓密封結構。缺點是端蓋和連接螺栓尺寸較大。3. 4伍徳密封伍德密封是一種自緊式密封的組合式密封，英結構是由浮動端蓋、四 合環(huán)壓墊和筒體端部四大部分組成。密封時首先擰緊牽制螺栓，靠牽制環(huán) 的支承使浮動端蓋上移，同時調整拉緊螺栓將壓墊預緊而形成預密封，隨 著容器內介質壓力的上升，浮動端蓋逐漸向上移動，端蓋與壓墊z間，以 及壓墊與筒體端部之間的壓緊力也逐漸增加，從而達到密封目的。壓墊的 外側開有12道環(huán)形溝槽，使壓墊具有彈性，能隨著浮動端蓋的上下移 動而伸縮，使密封更加可靠。為便于從筒體內取出，四合環(huán)是由四塊元件 組成的鬪環(huán)，又稱壓緊環(huán)。這種密封結構的密封性能良好，不受溫度與壓 力波動的影響，且具有裝卸方便，適用于要求快開的壓力容器；端蓋與筒 體端部不用螺栓連接，所以用料較少，重量較輕。但結構復雜，零件較多 而加工精度及組裝要求很高，浮動端蓋占據(jù)高壓空間太多等，以往多用于 氮肥工業(yè)，因為存在上述不足，現(xiàn)已逐漸被其他密封所取代，但在一些直 徑不人，對密封有特殊耍求（如壓力、溫度波動大）且要求快開的高壓容 器仍有采用。4. 結束語通過對高壓密封墊的分析梳理可見，高壓密封的形式有很多種，在使 用過程屮要根據(jù)不同的場合選擇合適的密封墊形式，這對以后的設備平穩(wěn) 運行有很大的幫助，綜合考慮雙錐面密封目前較為廣泛使用